坑透法在某矿回采工作面探测中的应用

■孙伟涛伏庆辉

（1中国煤炭地质总局一一九勘探队 河北 邯郸056000；2保利能源控股有限公司山西分公司 山西 晋中031300）

坑透法在某矿回采工作面探测中的应用

■孙伟涛1伏庆辉2

（1中国煤炭地质总局一一九勘探队 河北 邯郸056000；2保利能源控股有限公司山西分公司 山西 晋中031300）

某矿回采工作面两巷掘进过程中揭露断层及陷落柱多个，为查明断层延展方向及陷落柱发育范围，采用坑透法在该工作面进行探测，经打钻及回采结束实际揭露情况验证，探测成果圈定异常范围与实际情况基本吻合。

坑透回采工作面探测

0 引言

目前回采工作面内发育断层、褶曲及陷落柱等异常构造探测最常用的方法主要有槽波地震法和坑透法，槽波地震主要是利用弹性波在煤层顶底板岩层两个界面中的反射能量衰减幅值来分析工作面内构造发育情况，该方法施工过程比较繁杂，需在回采工作面两巷分别放炮，并在另一巷道接收弹性波能量；无线电波透视法是利用高频电磁波在煤层中的衰减幅值来分析工作面内构造发育情况，该方法施工简便，主要受回采工作面的倾向长度和煤层起伏影响较大，本次探测选用坑透法，采取定点法发射，经数据处理出具相对衰减层析成像图，经钻探及工作面回采揭露情况验证，探测效果较理想。

1 煤层概况

1.1 煤质及稳定程度

煤层为10#煤，呈黑色，条痕色为棕黑色，玻璃光泽，硬度一般为1以下，有一定韧性，贝壳状、参差状断口，内生裂隙发育，以亮煤为主。

正常情况下，该回采工作面煤层较稳定，上层煤平均厚度1.75—2.1m，含一层夹矸，厚度平均为0.3m，下层煤平均厚度为0.4m。遇构造前后，煤层结构与煤质发生较大变化，夹矸层数增多、增厚，煤层变薄，煤质变差。

1.2 顶底板情况

老顶为煤层顶板垂直向上9.1m的K2灰岩，深灰色厚层状，含燧石团块，坚硬质脆，节理和裂隙发育，含有动物化石，厚度2.56-5.06m。直接顶为泥岩、砂质泥岩，浅灰色，团块状，含植物化石碎片、铁锈团块，风化呈褐黄色，泥岩与砂质泥岩互层，黑色叶片状，裂隙面有铁锈色，厚度7.5-8.5m；直接底为泥岩，深灰色，松散、破碎，厚度1.0-1.7m。

2 地质构造情况

巷道掘进过程中，运输巷H6测点前4m位置，发育一倾向93°、倾角70°、落差0.4m的正断层；运输巷H8测点位置发育长轴32.22m、短轴15.33m的陷落柱，主要岩性为泥岩夹杂大块砂岩、灰岩砾石，微潮。回风巷内距回风大巷口43m位置，发育长轴15.43m、短轴6.79m的陷落柱，主要岩性为泥岩，夹杂灰岩砾石，无水，胶结较好；回风巷掘进至H17测点前14m位置，发育长轴36.45m、短轴19.25m的陷落柱，主要岩性为泥岩夹杂大块砂岩、灰岩砾石，无水，胶结较好；掘进至H19测点前39m位置，发育一倾向30°、落差2.0m、倾角80°的正断层；H21测点前10m位置，发育一倾向145°、倾角60°、落差1.5m的正断层；掘进至H27测点前10m位置，揭露长轴53.11m、短轴34.84m的陷落柱，提前开切眼；切眼掘进至距H27测点13m位置，连续发育三条倾向187°、倾角60°、40°、85°、落差0.5m、1.0m、1.5m的正断层。在开内切眼过程中，从回风巷开口，掘进至H35测点前12m位置，连续发育二条倾向为94°、95°、倾角为65°、40°、落差为0.3m、0.6m的正断层。

3 坑透法基本原理

坑透法是利用高频电磁波在井下煤层中传播过程中的相对衰减情况来圈定工作面内异常构造发育位置，其基本原理是高频电磁波在地下岩层中传播时，遇各种岩、矿石，由于其电性的不同，它们对电磁波能量吸收不同，当高频电磁波前进方向遇到断裂构造所出现的界面时，电磁波将在界面上产生反射和折射作用，造成能量的损耗，致使另外一侧接收巷道中的电磁波信号十分微弱甚至接收不到透射信号，从而形成所谓的透射异常。研究采区煤层、各种构造及地质体对电磁波的影响所造成的各种无线电波透视异常，从而对各类地质进行推断和解释。

4 测点布置及资料解释

4.1 测点布置

本次探测回采工作面面长340m，切眼长150米，使用重庆煤科院生产的WKT-E型坑透仪，采用频率0.5MHz的天线进行接收，采用定点发射方式，发射点距50m，接收点距10m，每个发射点接收点数13个。在两顺槽共布置发射点16个，接收点总计180余个。

图1 某工作面坑透测点布置图

4.2 资料处理与解释

经过回归分析，求取相应参数，筛选理想曲线作为基准进行相对衰减分析，最终生成相对衰减层析成像图（图2）。

图2 某工作面相对衰减层析成像图

结合工作面形成过程中两巷道掘进过程中揭露的地质构造，发现该图中阴影区域较多，主要集中在图中圈出的三个阴影区（A、B、C）。图中横坐标在0-12，纵坐标0-15；横坐标16-25，纵坐标0-13；横坐标在28-34，纵坐标1-9存在较大范围阴影异常，推测为异常构造所致，并且三个异常区范围与实际回风巷及运输巷掘进过程中揭露断层及陷落柱位置基本吻合，建议矿方重点对A、B、C三个异常区进行钻探验证。

5 验证情况

现该工作面已经完成回采，实际揭露陷落柱7个，断层8条，均在圈定的异常区内，证明本次探测成果与实际情况很好吻合。

6 结论

通过工作面回采完成揭露情况与探测成果图对比验证，证明坑透法在探测比较复杂地质条件下的回采工作面内构造发育情况方面具有较好效果。

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[4]李文峰.邢台矿区无线电波坑透技术的应用及地质效果 [J].?河北煤炭,1999,2（4）.

P631.3+25[文献码]A

1000-405X（2016）-12-39-1

孙伟涛（1986～），男，中级工程师，研究方向为物探技术负责和地质勘察项目。